情報ネットワーク ( 経路制御 )

情報ネットワーク( 経路制御 )

岡村耕二http://okaweb.ec.kyushu-u.ac.jp/lectures/in/

http://okaweb.ec.kyushu-u.ac.jp/lectures/in/

経路制御プロトコル• AS (Autonomous System)

– 自律的に運用されるネットワーク– 16 ビット

• IGP (Interior Gateway Protocol)– AS 内での経路制御– 小規模なネットワークが対象。– RIP,OSPF

• EGP (Exterior Gateway Protocol)– AS 　間での経路制御– 大規模なネットワークが対象。– BGP

経路制御の基本• 経路制御：自らの情報を外部にアナウンスす

ることにより自分の位置を他人に知らせる。

133.5.10.0/24

AS,IGP,EGP

• 新しいネットワークの追加、構成の変更を自動的に反映したい。

• 変更があれば、その情報を他のルータに知らせる必要がある。

• ネットワークが細かければ、経路制御のパケットがたくさん流れてしまう。

• AS は「小規模」なので、そのようなたくさんの経路制御のパケットが流れるのを許す。– IGP

• AS 間ではこのような細かいパケットがたくさん流れないようにする。– EGP

AS と EGP

• AS (Autonomous System)– ポリシーの単位

• EGP (Exterior Gateway Protocol)– AS 　間でのポリシーに従った経路制御

• どこを通りたいか、通りたくないか。• 通せないトラフィックは通さない。

RIP

RIP (Routing Information Protocol)

133.5.10.0/24

#R0

#R1

#R2

DST Next Metric133.5.10.0/24 #R0 1133.5.10.0/24 #R1 2

経路表

RIP で管理される情報• ルーターのテーブルに登録されているレコード情報– destination の IP アドレス– next hop(destination への最初のルータ）– metric （１から 16 までの整数値）– route change flag （最近のルートの変更の有

無）– タイマー– (RIP2 では subnet mask)

障害の発生とタイマー

R

133.5.7.0

133.5.17.0

１８０秒間アップデートメッセージがこないとルートのメトリックが 16になり、ガーベジコレクションタイマ－が起動。

１２０秒経過するとルートは削除される。

障害発生！

その他にルートがあればそちらを選択

R

133.5.7.0

133.5.17.0Metric = 16

Metric 15≦その他のルートその他のルート

RIP の問題点• 自分が広告されたルータを通るルートを、そのままその

ルータに広告して返すことに問題がある。

133.5.10.0/24

#R0 #R1 #R2


DST Next Metric133.5.10.0/24 #R1 2

RIP の問題点• 自分が広告されたルータを通るルートを、そのままその

ルータに広告して返すことに問題がある。

133.5.10.0/24

#R0 #R1 #R2



Split Horizon

• Simple Split Horizon– 広告されたルーターを通るルートをア

ップデートメッセージでは省略する。• Poison Reverse Update

– 到達できないネットワークのメトリックを無限大　（１５）にして、到達できないことを示す。

Simple Split Horizon

• 広告されたルーターを通るルートをアップデートメッセージでは省略する。

133.5.10.0/24

#R0 #R1 #R2



Poison Reverse Update• 到達できないネットワークのメトリックを無限大

　（１５）にして、到達できないことを示す。

133.5.10.0/24

#R0 #R1 #R2



Triggered Update

• ネットワークに変更があった場合 30 秒のタイマーを待たずして経路を広告する。

133.5.10.0/24

#R0 #R1 #R2



RIP ２で拡張された機能• Subnet Mask のサポート

– VLSM(Variable Length Subnet Mask) が利用できる• ルートタグ

– AS 間の EGP 、 BGP などから利用する• 認証機能• マルチキャスト

– 224.0.0.9 がルーター間で定期的な情報交換に使われる• Next Hop

– 全てのルーターで RIP2 が機能していない場合に効率的

RIP2 RIP2 OSPF OSPF

OSPF

RIP の欠点、特に大規模ネットワークにおいて

• ネットワーク変更時の収束時間が長い。• version 1 は VLSM （ Various Length Subnet

Mask ）に未対応。• version 1 はマルチキャストに未対応。• version 1 は認証機能に未対応。• 定期的なアップデートがネットワークを浪費。• 帯域幅を考慮したコストの設定、複数パスを利

用したロードバランスなどできない。• 階層構造が取れない。 • 最大メトリック値（ 15 ）という強い制限がある。

RIP (Routing Information Protocol )

経路表経路表

経路表経路表

OSPF (Open Shortest Path First )

経路表経路表

経路表経路表

経路表経路表

経路表経路表

経路 ( リンク ) 情報の一斉交換全てのルータが同一の経路情報を保持

OSPF (Open Shortest Path First )

• 近隣のルータを検知– 同一セグメント上にある OSPF ルータの発見

• リンク情報の共有– それぞれのルータは OSPF 経路制御に載せる自分の

リンク（自分が持っているインタフェース、ネットワークアドレス、ネットワーク長）情報を全ルータに向けて送信する。

• 経路情報の計算– 全ルータは同一のリンク情報から同じアルゴリズム

を用いて経路情報を計算する。

隣接関係 (Neighbor) の確立

#00#01

#03#02

224.0.0.5 というマルチキャストアドレスが用いられる。

Hello

Hello

Hello

Hello

隣接関係 (Neighbor) の確立における認証

224.0.0.5

パスワードパスワードパスワード

リンク情報の共有

#00#01

#03#02

経路情報ではなく、ネットワークの情報やインターフェイスのコストなどの情報が交換される。

マルチキャストの利用

LSA: Link State Advertisement

経路情報の計算

#00#01

#03#02

#N00

#N01

#N02

#N10

#N11

#N12

#N13

1

1

1

1

1010

110

1

1

1

1

LSDB (Link State Data Base)

#00 #01 #02 #03 #N00 #N01 #N02 #N10 #N11 #N12

#00

#01

#02

#03

#N00

#N01

#N02

#N10

#N11

#N12

#N13

#N13

1 1 1

10 1 10

1011

1 1

0

00

0

0 0

0 0

0 0

0 0

1

Dijkstra の Shortest Path First アルゴリズム

#00#01

#03#02

#N00

#N01

#N02

#N10

#N11

#N12

#N13

1

1

1

1

1010

110

1

1

1

1

最小パス木を作る。


#00#01

#03#02

#N00

#N01

#N02

#N10

#N11

#N12

#N13

1

1

1

1

1010

110

1

1

1

1

最小のものを確定してゆく


#00#01

#03#02

#N00

#N01

#N02

#N10

#N11

#N12

#N13

1

1

1

1

1010

110

1

1

1

1

最小のものを確定してゆく


#00#01

#03#02

#N00

#N01

#N02

#N10

#N11

#N12

#N13

1

1

1

1

1010

110

1

1

1

1

最小のものを確定して、足してゆく。

エリアによる階層構造

#area 0.0.0.1 #area 0.0.0.2

OSPF の特徴 ( まとめ )

• 経路情報トラフィックを削減できるOSPF では，ルータ間の接続の状態が変化したときだけ接続状態の情報をほかのルータに通知する。なお， OSPFでは 30 分周期で，自ルータの接続状態の情報をほかのルータに通知する。

• ルーティングループを抑止できる全ルータで共通の最短パス木を共有する。

• コストに基づいて経路選択できるOSPF では，宛先に到達できる経路が複数ある場合，宛先までの経路上のコストの合計が最も小さい経路を選択する。

• 大規模なネットワークで運用できるOSPF では，コストが 65536以上の経路を到達不能とみなす。

BGP

クラスによるアドレス割り当て管理

クラス A2^7

クラス A2^7

クラス B2^14

クラス B2^14

クラス C2^21

クラス C2^21

アドレスが足りない！！

クラスレスによるアドレス割り当て管理

CIDR:Classless Inter-Domain Routing

クラス A2^7

クラス A2^7

クラス B2^14

クラス B2^14

クラス C2^21

クラス C2^21

各組織には必要なアドレスを割り当てる。•ネットワークアドレス•ネットワーク長

経路の数が増えてしまう！！

経路の集約

1.128.0.0/101.128.0.0/10

1.192.0.0/101.192.0.0/10

00000001.10000000/10

00000001.11000000/10

00000001.10000000/9

1.128.0.0/9

•ネットワークアドレス•ネットワーク長→　 (network) prefix

BGP (Border Gateway Protocol)

ASAS

ASAS

ASAS

ASAS

ASASASAS

ASAS

ASASnetwork prefix

network prefix

network prefix network

prefix

network prefix

network prefix

network prefix

network prefix

network prefix

BGP Peer

AS#as-00

AS#as-00

network prefix: 　 #np-00 AS#as-01

AS#as-01

network prefix: 　 #np-01

BGP 概要• Peer コネクションに TCP を利用

– ある AS とある AS が BGP Peer をはる。– IBGP

• AS 内– EBGP

• AS 間• AS Path (Path Vector) 　ベースの経路制

御– ループしない– AS Path はポリシで選択することができる。

IBGP と EBGP

Exterior Border Gateway Protocol

AS #00

AS #01

Interior Border Gateway Protocol

AS パス

AS01

AS01

AS05

AS05

AS04

AS04 AS0

3AS0

3

AS02

AS02

AS04-AS02-AS01AS04-AS05

AS04-AS02-AS01AS04-AS05

IBGP でループしない仕組み• 全ての IBGP 　ルータは同じ経路情報を持つ• もらった AS 情報はフォワードしない• 完全結合のトポロジー

IBGP でループしない仕組み (II)

• 完全結合はオーバーヘッドが大きい

Route Reflector

Cluster ID #00 Cluster ID #01

ネットワークとポリシ

AS00

AS00

AS04

AS04

AS03

AS03

AS02

AS02

AS06

AS06

AS07

AS07

AS05

AS05

AS01

AS01

ネットワークとポリシ (II)

• 高速なネットワークを通りたい• あの AS は通りたくない• あの AS は通したくない

– AUP (Acceptable Use Policy)

AS04

AS04

AS03

AS03

AS06

AS06

AS05

AS05

OK

ポリシーに従った経路制御 (例 )

韓国研究ネットワーク韓国研究ネットワーク

九州大学(学術・研究開発）

九州大学(学術・研究開発）

SINET（学術）

SINET（学術）

QGPOP（研究開発）

QGPOP（研究開発）

東京大学(学術・研究開発）

東京大学(学術・研究開発）

OCN(商用 )OCN(商用 )

APAN（研究開発）

APAN（研究開発）

BGP を用いたネットワーク拠点

• POP (Point of Presence)

• NAP (Network Access Point)

• IX,IXP (Internet Exchange Point)

IXIX

ISPISP ISPISP

ISPISPPOP,NAP

POP,NAP

ISPISP ISPISP

ISPISP

ユーザーユーザー

ユーザー

BGP PeerBGP Peer

BGP Peer

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